فهرست مطالب چكيده1مقدمه2فصل اول : مروری بر رایانش ابری و مفاهیم مرتبط با آن4° 1-1مفهوم رایانش ابری5° 1-2ویژگیهای محاسبات ابری7° 1-3مدل سیستم9° 1-4مدلهای پیادهسازی12° 1-5تفاوتها و شباهتهای ابر با سایر سیستمهای محاسباتی14° 1-6مزایای رایانش ابری16° 1-7مشکلات و چالشهای موجود در رایانش ابری18° 1-8 خلاصهی فصل19فصل دوم : هزینهی تأمین منابع در ابر و پژوهشهای صورت گرفته در زمینهی کاهش آن212-1 بیان مسئله : هزینهی تأمین منابع در ابر222-2 پژوهشهای صورت گرفته در زمینهی کاهش هزینهی تأمین منابع در ابر232-3 خلاصهی فصل27فصل سوم : مروری بر روشها و الگوریتمهای به کار رفته در روش پیشنهادی283-1 شبکهی عصبی پرسپترون چند لایه با روش یادگیری پسانتشار خطا293-2 الگوریتم رقابت استعماری403-3 خلاصهی فصل47فصل چهارم : معرفی و شبیهسازی روش پیشنهادی484-1 معرفی مدل494-2 الگوریتم پیشبینی درخواست بعدی کاربر514-3 الگوریتم بهینهسازی هزینهی تأمین منابع524-4ارزیابی روش پیشنهادی و مقایسه با سایر روشها با استفاده از نتایج حاصل از شبیهسازی54فصل پنجم : نتيجه‌گيري 62° 5-1 نتيجه‌گيري و کارهای آتی63منابع64چكيده انگليسي67 فهرست جدول هاجدول 1-1) مدلهای سرویس رایانش ابری9جدول 4-1) قیمت هر نوع منبع در هر فراهمکننده55جدول 4-2) مقدار منابع مورد نیاز هر کلاس ماشین مجازی55جدول 4-3) حداکثر ظرفیت هر فراهمکننده از هر نوع منبع56جدول 4-4) میزان خطای الگوریتم پیشبینیکنندهی درخواست با دادههای توزیع شده به صورت نرمال56جدول 4-5) میزان خطای الگوریتم پیشبینیکنندهی درخواست با دادههای توزیع شده به صورت یکنواخت57جدول 4-6) مقایسهی هزینهی تأمین منابع با استفاده از روشهای مختلف در دادههای با توزیع نرمال61جدول 4-7) مقایسهی هزینهی تأمین منابع با استفاده از روشهای مختلف در دادههای با توزیع یکنواخت61 فهرست شكل‌ها شکل 1-1) مدل بصری رایانش ابری6شکل 1-2) نمونهای از یک IAAS11شکل 1-3) موقعیت رایانش ابری در میان سایر سیستمها13شکل 2-1) محیط رایانش ابری23شکل 3-1) ساختار کلی یک گره در شبکهی عصبی مصنوعی30شکل 3-2) ساختار کلی شبکهی پرسپترون چند لایه32شکل 3-3)ساختار شبکهی پرسپترون چند لایه در پیشبینی سری زمانی34شکل 3-4) ساختار شبکهی پرسپترون چند لایه با مدل یادگیری پسانتشار خطا37شکل 3-5) تناظر متغیرهای بهینهسازی مسئله با ویژگیهای اجتماعی-سیاسی42شکل 3-6) نحوهی تقسیم مستعمرات میان کشورهای استعمارگر42شکل 3-7) اعمال سیاست جذب در الگوریتم رقابت استعماری43شکل 3-8) عمل انقلاب در الگوریتم رقابت استعماری44شکل 3-9) جابهجایی موقعیت مستعمره و استعمارگر45شکل 3-10) رقابت استعماری میان چندین استعمارگر46شکل 3-11) سقوط امپراطوریها در روند چرخهی الگوریتم رقابت استعماری46شکل 4-1) مدل کلی محیط ابر در روش پیشنهادی49شکل 4-2) نتیجهی یک بار اجرای شبیهساز برای محاسبهی هزینهی فاز رزرو58شکل 4-3) نتیجهی یک بار اجرای شبیهساز برای محاسبهی هزینهی فاز مصرف59شکل 4-4) نتیجهی یک بار اجرای شبیهساز برای محاسبهی هزینهی فاز برحسب تقاضا60رشد سریع تقاضا برای قدرت محاسباتی موجب شده است تا محاسبات به سمت مدل رایانش ابری که بر اساس مراکز داده مجازی شده عظیم بنا شده است، سوق یابد. رایانش ابری به کاربران اجازه میدهد که برای برآوردن نیازهای خود، منابع محاسباتی را به طور کارآمد و پویا تأمین کنند. استفاده از این منابع مسلماً مستلزم پرداخت هزینه توسط کاربران میباشد. اغلب فراهمکنندگان خدمات ابر دو روش پرداخت را پیشنهاد میکنند، رزرو کردن و بر حسب تقاضا. که روش رزروکردن ارزانتر بوده اما با توجه به نامعلوم بودن میزان نیازهای کاربر نمیتوان فقط از این روش استفاده کرد و گاه ممکن است میزان منابع رزرو شده کمتر یا بیشتر از درخواست واقعی کاربر باشد که اگر کمتر باشد برای تأمین بقیه درخواست از روش برحسب تقاضا استفاده میشود و اگر میزان منابع رزرو شده بیش از نیاز باشد، کاربر متحمل هزینههای اضافی میشود.پایین آوردن هزینهی استفاده از منابع ابر برای کاربران، یکی از مسائل مورد توجه در رایانش ابری است. پیشبینی هر چه دقیقتر نیازهای آتی کاربران و در نتیجه دقت بیشتر میزان رزرو منابع، منجر به کاهش هزینه کلی تأمین منابع در ابر میشود. در این رساله، برای پیشبینی دقیقتر نیازهای آتی از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با مدل آموزش پس انتشار خطا استفاده شده است. سپس الگوریتم رقابت استعماری جهت تخصیص منابع به فراهمکنندگان، به منظور بهینهسازی هزینه نهایی به کار گرفته شده است. نتایج بدست آمده از شبیهساز طراحی شده در محیطNetBeans نشان دهنده کاهش هزینه تأمین منابع نسبت به الگوریتمهای پیشین است. مقدمه: قبل از پیدایش رایانهها، اگر شخصی قصد یافتن اطلاعاتی را داشت به ناچار میبایست به صورت فیزیکی به مراجع خاصی مراجعه و زمان و هزینه بسیار زیادی را صرف یافتن و بهرهگیری از آنها مینمود. با فراگیر شدن رایانهها و دیجیتال شدن اطلاعات، فرآیند یافتن و بهرهگیری از اطلاعات آسانتر شد. اما با ظهور اینترنت و سرویسهای مبتنی بر وب، تحولی بسیار ارزشمند در زمینهی فناوری اطلاعات ایجاد شد. اینترنتی که با استفاده از آن میتوان در مدت زمان چند ثانیه نامهای را به دورترین نقطهی کرهی زمین فرستاد، لیست تصاویر و اطلاعات مورد نیاز را با صرف چند هزارم ثانیه یافت، از هر مکانی روی تجارت خود مدیریت و نظارت داشت، اسناد و اطلاعات همواره در دسترس بوده و در تمام لحظات با دیگران در ارتباط بود.یکی دیگر از خواستههایی که همواره مورد بحث محققین فناوری اطلاعات قرار گرفته، رویای دیرینه سودمندی به عنوان یک سرویس[1] بود که با پیدایش فناوری مجازیسازی[2] تحقق یافت. امکان استفاده از منابع محاسباتی به شکل ماشین مجازی[3] در این فناوری فراهم گردیده است. يكپارچه‌سازي سرویسدهندهها و بهينه‌سازي زيرساخت، مديريت و امنيت بهتر و راحتتر سرویسدهندهها، بهبود بهرهوری منابع، کاهش هزینهها و ارتقاء و بروزرساني آسان از جمله مزایای مهم فناوری مجازیسازی میباشد[1]. امروزه محاسبات به عنوان یک سرویس در قالب رایانش ابری[4] با بهکارگیری ماشینهای مجازی ]2[ارائه میگردد.تکنولوژیهایی مانند خوشهبندی[5]، مشبک[6] و اکنون محاسبات ابری همگی در جهت دستیابی به قدرت محاسبات بسیار بالا به روش تماماً مجازی به وسیلهی اجتماع منابع و ارائهی یک سیستم واحد و یکپارچه در نظر کاربر، پیش میروند. علاوه بر این، هدف مهم این تکنولوژیها تحویل محاسبات بر حسب نیازمندی است.محاسبات سودمند[7] مدلی از تجارت و کسب وکار را شرح میدهد که در آن توان محاسباتی بر حسب نیاز ارائه میگردد. مشتریان بر اساس میزان استفاده از خدمات به فراهمآورندهی آن مبلغی پرداخت میکنند، مشابه روشی که امروزه در خدمات مفید عمومی مانند آب، برق، گاز و تلفن میبینیم که به اندازهی مصرف هر یک از آنها در قبوض مربوطه مبلغ پرداختی مشخص میشود، میباشد[1].به روشنی میتوان دریافت که پس از گذشت نزدیک به دو دهه از ظهور اینترنت و سالها عرضه سختافزار، نرمافزار و خدمات، ناگهان پرسشی اساسی در ذهن پژوهشگران و متفکران این عرصه شکل گرفته است. اکنون که خدمات مذکور این چنین با تار و پود زندگی ما عجین شده است، چرا همچون خدمات عمومی دیگری مانند انتقال برق و گاز به آنها دسترسی نداشته باشیم؟ چرا منابع پردازشی خود را با چنین رویکردی به اشتراک نگذاریم تا هرکس به اندازهی نیاز خود و در مواقع لزوم، از آنها استفاده کند؟ و اینگونه ایدهی محاسبات ابری شکل میگیرد.خدمات رایانش ابری بر اساس مدل "پرداخت در ازای استفاده[8]" بنا نهاده شده است و شرکتهای بزرگی این سرویسها را ارائه میدهند[3]، [4]،[5]،[6].اما رایانش ابری چیست؟ با رایانشهای قبلی چه تفاوتهایی دارد و فراهمکنندگان و مصرفکنندگان ابر با چه چالشهایی روبرو هستند؟ چگونه میتوان هزینه استفاده از منابع را تا حد امکان برای کاربران بهینه کرد؟در فصل اول این رساله مفاهیم کلی مربوط به رایانش ابری معرفی شده است. در فصل دوم به بیان مسأله و تاریخچه و کارهای پیشین صورت گرفته در زمینهی کاهش هزینه تأمین منابع ابر پرداخته شده است. فصل سوم الگوریتمهای پرسپترون چند لایه با روش آموزش پسانتشار خطا و رقابت استعماری را تشریح میکند. در فصل چهارم روش پیشنهادی مطرح گردیده و با استفاده از شبیهساز مورد ارزیابی قرار گرفته است و در فصل پنجم به نتیجهگیری پرداخته شده است. فصل اول مروری بر رایانش ابری و مفاهیم مرتبط آن پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دههی ۱۹۶۰ بازمیگردد[7]. زمانی که جان مک کارتی اظهار داشت که «رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود».تقریباً تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری به همراه مقایسهای با صنعت برق و شکل‌های مصرف عمومی وخصوصی و دولتی و انجمنی را D. Parkhill در کتابی با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار داد[8]. واژهی ابر در واقع برگرفته از صنعت تلفن است به اینگونه که سازمانهای ارتباطات راه دور که تا دههی ۱۹۹۰ تنها خطوط نقطه به نقطهی اختصاصی ارائه می‌کردند، شروع به ارائهی شبکههای خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمتهای کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخشهایی که در حیطهی مسئولیت کاربرند و آنهایی که در حیطهی مسئولیت عرضه کننده، بهکار گرفته می‌شد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونه‌ای گسترش میدهد که سرورها را نیز علاوه بر زیر ساخت‌های شبکه در بر گیرد.[9]سایت آمازون با مدرنسازی مرکز داده خود، نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد.آنها دریافتند که با تغییر مرکز دادههای خود که مانند اغلب شبکههای رایانهای در بیشتر اوقات تنها از 10% ظرفیت آن استفاده می‌شد و مابقی ظرفیت برای دوره‌های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود، با معماری ابر می‌توانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۲۰۰۶ امکان دسترسی به سامانه خود را از طریق وب سرویسها بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد. در سال ۲۰۰۷، Google و IBMبه همراه چند دانشگاه پروژه‌ای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند. در اواسط سال ۲۰۰۸ ، شرکت Gartner متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای «شکل دهی ارتباط بین مصرفکنندگان خدمات فناوری اطلاعات، بین آنهایی که این سرویسها را مصرف میکنند و آنها که این سرویسها را می‌فروشند» بوجود می‌آید[10].این اصطلاح نامفهوم (رایانش ابری) که در واقع نرمافزارهای تحت وب را توصیف میکند، مدتهاست که در اطراف ما وجود داشته اما بیشتر افراد آن را به این اسم نمیشناختند. پس به منظور رسیدن این بازار به شروعی جدید و جایگزینی برنامههای تحت وب به جای نرمافزارهای وابسته به سرورهای میزبان، این اصطلاح به وجود آمده است. توصیف اینکه چرا از کلمه «ابر» در این اصطلاح استفاده شده نیز بسیار ساده است. در نمودارهای شبکههای رایانهای، اینترنت معمولاً به شکل ابر در تصویر نمایش داده میشود. دلیل این تشبیه این است که اینترنت همانند یک ابر، جزئیات فنیاش را از دید کاربران مخفی نگه میدارد. بنابراین در واقع این عبارت راهی برای مشاوران و شرکتها فراهم آورده تا خدمات خود را در بستهبندیهای جدید به فروش بگذارند. از آنجا که شرکتهای تجاری در حال انتقال نرمافزارهای خود بر روی وب هستند و این برنامهها روز به روز با ویژگیهای جدید و جالبتری از طریق مرورگرها به معرض نمایش در میآیند، میتوان گفت: به زودی قادر خواهیم بود که از هر مرورگر و با هر کامپیوتر و بدون وجود هیچگونه مرزی بین کامپیوتر شخصی و اینترنت به همه چیز دست پیدا کنیم. حال اجازه دهید به تعریف دقیق رایانش ابری بپردازیم و ویژگیهای کلیدی آن را مشخص کنیم.